Нелинейные резонансы двухфотонного поглощения с участием долгоживущих уровней

• Автор: Шишаев, Анатолий Викторович
• Шифр специальности: 01.04.05
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 170 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1 Спектроскопия двухфотонного поглощения в газе в
поле стоячей волны.
1.1 Спектроскопия двухфотонного поглощения.
1.2 Форма линии двухфотонного поглощения в газе в поле стоячей волны.
1.3 Резонансы двухфотонного поглощения в пространственно разнесенных полях.
1.4 Правила отбора и вероятности двухфотонных переходов.
1.5 Резонансы двухфотонного поглощения в лазерной спектроскопии сверхвысокого разрешения.
Глава 2 Резонансы двухфотонного поглощения в поле стоя-
чей волны в натрии.
2.1 Постановка экспериментальных исследований двухфотонных переходов в натрии.
2.2 Резонансы двухфотонного поглощения на переходе 38 - 40 Ыа и их свойства.
2.3 Форма линии двухфотонного поглощения на переходе ЗБ -40 Ка в поле двух пространственно разнесенных стоячих волн.
2.4 Стабилизация частоты непрерывного лазера на красителе по резонансам двухфотонного поглощения на переходе ЗБ - 40 натрия.
Глава 3 Спектроскопия метастабильных атомов в условиях
оптической накачки и наведенной когерентности в интенсивных монохроматических полях.
3.1 Оптическая накачка в интенсивных лазерных полях.
3.2 Оптическое ориентирование метастабильных атомов.
3.3 Поглощение ориентирующего поля.
3.4 Спектр поглощения пробного поля.
3.5 Спектр поглощения пробного поля при анизотропном возбуждении.
3.6 Форма линии поглощения пробного поля при оптиче-

ской ориентации метастабильных атомов в интенсивных лазерных полях.
Глава 4 Спектроскопия перехода Iss - 2p« Ne20 в условиях
оптической накачки в интенсивном монохроматическом поле.
4.1 Постановка спектроскопических исследований выро
жденных атомных переходов с метастабильного уровня.
4.2 Эффекты сильного поля в спектроскопии вырожден
ных метастабильных состояний атома (переход 1S5
2р8 Ne20).
4.3 Амплитудные характеристики резонансов поглощения
пробного поля на ориентированном в сильном поле переходе.
Глава 5 Лазерный спектрометр сверхвысокого разрешения.
5.1 Узкополосные перестраиваемые источники лазерного
излучения.
5.2 Селекция типов колебаний в непрерывном лазере на
красителе (НЛК) с помощью тонкой поглощающей пленки.
5.3 Ширина линии и стабильность частоты генерации
НЛК.
5.4 Стабилизация амплитудно-частотных характеристик
излучения НЛК.
5.5 Анализ возможностей преобразования излучения НЛК
в ультрафиолетовую область спектра методами нелинейной оптики.
Заключение

Цитируемая литература

Введение
Развитие таких фундаментальных направлений науки, как атомная физика и тесно связанных с ней квантовой механики и квантовой электродинамики, в большей степени обусловлено достижениями спектроскопии. С созданием мощных перестраиваемых источников когерентного излучения
[1], перекрывших к настоящему времени диапазон длин волн от УФ до ИК областей спектра с относительной шириной линии излучения вплоть до 10'13, разрешающая способность спектроскопических исследований оказалась ограниченной уже не инструментальной шириной прибора, а уширением спектральных линий изучаемых атомных и молекулярных систем. Совершенно очевидно, что перекрытие спектральных линий приводит к тому, что многие детали неизбежно оказываются вне поля зрения, хотя именно в них в ряде случаев скрывается наиболее важная информация о малых отступлениях от уже известных фактов и существовании новых. Примером этого может служить открытие лэмбовского сдвига спектральных линий, что стало одним из основополагающих факторов возникновения квантовой электродинамики
[2]. В качестве же примера получения возможной физической информации при проведении прецизионных спектроскопических исследований можно привести хотя бы следующий. Так сравнение частоты перехода 1Б - 2Б Н с частотами переходов в высоковозбужденные ридберговские состояния атома (или частотами переходов между ними) с точностью лучше 10й дает возможность рассчитывать на обнаружение малых отклонений от закона Кулона, которые могут существовать в пределах размера атома и не были обнаружены в прошлом [3].
Приведенных примеров, по-видимому, достаточно, чтобы понять важность индуцирования и, соответственно, наблюдения узких спектральных линий (резонансов) со свойствами, присущими отдельному атому и что осуществимо только в газе низкого давления. Основными механизмами уширения спектральных линий в газе, как известно, являются допплеровское (неоднородное) уширение и однородное уширение, включающее в себя естественное, столкновительное, пролетное и полевое уширения, а также уширение из-за столкновений со стенками сосуда атомов газа [4]. Не останавливаясь на анализе классических спектроскопических методов устранения наиболее сильного допплеровского уширения спектральной линии, отметим, что создание мощных когерентных источников излучения привело к рождению нелинейной лазерной спектроскопии насыщения внутри допплеровской ширины линии, основанной, в первую очередь, на создании неравновесного распределения атомов на рабочих уровнях атомного перехода в результате эффекта насыщения в поле сильной бегущей волны [5] и устранении допплеровского уширения линии в поле встречной пробной (ненасыщающей) волны [6].

проанализированы в рамках существующей квантовоэлектродинамической теории с исключением поправок, обуславливаемых структурой ядра [52]. Метод ДФР оказывается значительно эффективнее спектроскопии насыщения, поскольку возможность регистрации поглощения от всего ансамбля атомов дополняется хорошими энергетическими характеристиками источников излучения.
В принципе, двухфотонные резонансы могут найти свое применение практически в любой области спектроскопии сверхвысокого разрешения [53]. Поэтому, не останавливаясь на всем многообразии этих вопросов, можно добавить еще два методических примера, непосредственно связанные с темой диссертации и логически завершающих ее первую главу.
1. Стабилизации частоты излучения! лазеров,, Возможность получения ДФР с шириной ~1-г100Гци большим контрастом по отношению к широкой подкладке ставит их вне конкуренции при получении рекордных стабильности и воспроизводимости частоты излучения лазеров. Одним из немногочисленных примеров использования ДФР при стабилизации частоты лазера на красителе является применение ДФР на переходе 38 -4В Ка [54].
8« Получение шержузпшж резонансов в ©нтшческой области отеюгра нри использовании метода ДФР в разнесенных шшшц Исключение пролетного узнирения спектральной линии при двухфотонном взаимодействии атома с полем двух разнесенных стоячих волн приводит не просто к сужению ДФР, но и к выявлению структуры линии, скрытой полевым уширением. Эти особенности были продемонстрированы при исследовании перехода 38 - 4В Ма [21], хотя наибольший эффект подобных экспериментов следует ожидать при изучении переходов с долгоживущим верхним состоянием.